Какой объем водорода (H2) можно получить, если имеется 200 мл этанола (C2H5OH) с плотностью 0.86 г/моль и содержанием 40%, а также 2.3 г натрия (Na)?

Химия 11 класс Реакции с водородом и получение водорода из органических веществ объём водорода этанол Плотность натрий химические реакции 11 класс расчет объема химия формулы Молекулы Новый

Чтобы определить объем водорода, который можно получить, нам нужно сначала рассчитать, сколько этанола и натрия у нас есть в реакции, а затем использовать стехиометрию для нахождения объема водорода.

Шаг 1: Рассчитаем массу этанола в растворе

• Объем раствора этанола = 200 мл.
• Плотность раствора = 0.86 г/мл.
• Масса раствора = объем × плотность = 200 мл × 0.86 г/мл = 172 г.
• Содержание этанола = 40%, значит, масса этанола = 172 г × 0.40 = 68.8 г.

Шаг 2: Рассчитаем количество вещества этанола (C2H5OH)

• Молярная масса этанола (C2H5OH) = 2(12) + 6(1) + 16 = 46 г/моль.
• Количество вещества этанола = масса / молярная масса = 68.8 г / 46 г/моль ≈ 1.49 моль.

Шаг 3: Рассчитаем количество вещества натрия (Na)

• Молярная масса натрия (Na) = 23 г/моль.
• Количество вещества натрия = масса / молярная масса = 2.3 г / 23 г/моль ≈ 0.1 моль.

Шаг 4: Определим реакцию между натрием и этанолом

Реакция между натрием и этанолом происходит по следующему уравнению:

2 Na + 2 C2H5OH → 2 C2H5ONa + H2

Из уравнения видно, что 2 моль натрия реагируют с 2 моль этанола, образуя 1 моль водорода.

Шаг 5: Определим, какой реагент является лимитирующим

• Для 0.1 моль натрия необходимо 0.1 моль этанола (по уравнению 1:1).
• У нас есть 1.49 моль этанола, следовательно, натрий является лимитирующим реагентом.

Шаг 6: Рассчитаем объем водорода (H2), который можно получить

• Согласно уравнению, 2 моль натрия дают 1 моль водорода.
• Следовательно, 0.1 моль натрия даст 0.05 моль водорода.

Шаг 7: Переведем количество водорода в объем

• При нормальных условиях (0°C и 1 атм) 1 моль газа занимает 22.4 л.
• Объем водорода = количество вещества × объем 1 моля газа = 0.05 моль × 22.4 л/моль = 1.12 л.

Ответ: Объем водорода, который можно получить, составляет 1.12 литра.